Ablation radiofréquence multipolaire sous IRM de température à 1,5 Tesla: faisabilité sur foie sain de porc

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1 Ablation radiofréquence multipolaire sous IRM de température à 1,5 Tesla: faisabilité sur foie sain de porc M. Lepetit-Coiffé, A. Cernicanu, O. Seror, T. Stein, Y. Berber, M. Ries, C. T. W. Moonen, B. Quesson Laboratoire IMF UMR 5231 CNRS Université Bordeaux 2 Bordeaux, France

2 Introduction L imagerie de température par IRM a récemment été utilisée pour suivre en temps réel des ablations radiofréquences bipolaires (RFA, 2 électrodes actives sur le même axe) de tumeurs du foie et pour prédire la taille du volume de coagulation thermique à partir des cartes de doses thermiques (1). Les ablations radiofréquences multipolaires, dont les paires d électrodes actives (jusqu à 15 possibles) alternent de manière cyclique pendant la durée de l ablation, offrent une approche miniinvasive pour le traitement de larges tumeurs hépatiques de diamètre supérieur à 5 cm (2). Dans cette étude, nous évaluons la faisabilité du suivi par IRM de température d ablation multipolaire réalisée sur le foie sain de porc ex vivo et in vivo. (1) Terraz S et al Eur Radiol 2010 Apr; 20(4): (2) Seror O et al Radiology 2008 Jul; 248(1):

3 Matériel & Méthodes (1) Procédure radiofréquence (RF) Un générateur RF commercial de fréquence 475 khz (Celon/Olympus, Teltow, Allemagne) a été utilisé avec 3 (ex vivo) puis 6 (in vivo) aiguilles RF bipolaires IRM compatible (longueur des parties active 1,5 cm). Afin d obtenir des zones d ablation plus larges, la connexion a été modifiée pour l expérience in vivo permettant d avoir des zones actives plus longues (3 cm) regroupées sur une aiguille. Ex vivo In vivo 3 applicateurs 6 applicateurs RF RF bipolaires monopolaires cm paires différentes alternant toutes les 2s Dans le mode opératoire multipolaire, l application de puissance alternait toutes les 2 secondes entre les 15 couples d électrodes. Puisque la résistance des tissus pour une paire d électrode variait en augmentant avec la température, le mode RCAP (multipolar resistance controlled application of power) gérait le choix d appliquer la puissance RF ou non en fonction de la résistance du tissus sur la paire d électrode considérée.

4 Matériel & Méthodes (2) Procédure radiofréquence (RF) Chaque ligne de transmission du générateur était filtrée contre les interférences RF de manière à éliminer l interaction possible entre le générateur et l imageur IRM (3). Cependant, l alternance entre les paires d électrodes est spécifique de l approche multipolaire et peut entrainer des interférences supplémentaires. Générateur RF Système de pompe λ/4 λ/4 Filtre Guides d onde Cable Celon H 2 O BNC BNC Filtre Aiguilles RF Filtre N=3 N=6 aiguilles RF Zoom sur le filtre Cage de Faraday =L =R =C (3) Lepetit-Coiffé M et al Eur Radiol 2010 Jan; 20(1):

5 Matériel & Méthodes (3) Étude ex vivo 3 électrodes RF étaient insérées dans un foie de porc à équilatérale distance (3 cm) et une puissance nominale était appliquée pendant 13 minutes jusqu à obtention d une énergie cumulée de 36 kj. Simultanément, l imagerie IRM était réalisée en utilisant quatre coupes d orientation différente pour une séquence écho de gradient accélérée avec un train EPI de longueur 9. Les paramètres des images étaient: antenne de surface à 4 canaux, excitation sélective de l eau, FOV = 200 x 200 mm 2, résolution spatiale = 2 x 2 x 5 mm 3, TE/TR/FA= 10 ms /21 ms /15, résolution temporelle (pour 4 coupes) = 830 ms. Les Needles images de phase Needles étaient 1-2 transférées en Needles temps 3-1 réel sur un PC Needles externe, 3-2les cartes de température et de dose thermique (1) étaient calculées en temps quasi réel avec la méthode PRF (Proton Resonant Frequency shift) (1) par un soft développé par le laboratoire. Les images IRM post-procedure étaient standard avec une séquence echo de gradient 3D C C C pondérée T1 (FOV = 200 x 138 mm 2, taille d un voxel = 1,5 x 1,5 x 1,5 mm 3,TE/TR/FA C = 3.4 ms / 8 ms / 15 ). C

6 Matériel & Méthodes (4) Étude in vivo Six électrodes RF étaient insérées par guidage échographique dans le foie sain du porc (85 kg) placé sous anesthésie et assistance respiratoire (20 cycles par minute). Deux zones d ablations distinctes ont été ciblées correspondant à des procédures RF séparées. La thermométrie temps réel par IRM a été réalisée avec synchronisation sur la respiration et les paramètres suivant FOV = 300 x 225 mm 2, résolution spatiale = 3,1 x 3,1 x 5 mm 3, TE/TR/FA= 15 ms / 37 ms / 25. La seconde procédure a durée 28 minutes jusqu à une énergie totale de 164 kj. Ensuite, 251 coupes d image en echo de gradient pondérées T1 avec excitation sélective de l eau ont 2 été 3acquises (FOV = 350 x 262 mm 2, résolution spatiale = 1,6 x 2 x 5 mm 3, TE/TR/FA 4 = 5.4ms / 61ms / 80 ) Après le sacrifice de l animal, le foie était extrait et fixé in situ par du PFA. Des vues macroscopiques de la zone de coagulation thermique RF étaient obtenus après avoir découpé le foie entier C ainsi fixé en tranche de 5 mm C d épaisseur dans l orientation C perpendiculaire aux aiguilles

7 Résultats (1) 13min A C T1 B C 15min x LD D 5cm 5cm Les cartes de température et de dose thermique obtenu sur le foie ex vivo à la fin de la procédure RF, ainsi que l image IRM pondérée T1 et l évaluation histologique de la zone de coagulation sont montrées ici. Une zone d ablation homogène est prédite par la dose thermique correspondant bien avec l aspect et la taille (4 x 3 x 3 cm 3 ) de la lésion macroscopique.

8 Résultats (2) Les résultats in vivo, avec une lésion macroscopique générée d une taille d approximativement 9 x 7 x 4 cm 3 sont confrontés ici avec la carte de dose thermique ainsi que l imagerie post ablation. Aucune dégration du SNR n a été observée pendant l application de la puissance RF, et malgré l alternance des zones actives. A 30min C T1 Puissance (W) Résultats RF 20 C 10 C 0 C 5 cm 5 cm Énergie appliquée par paires d électrode (kj) B 35min D cm 5 cm

9 Conclusion La thermométrie par IRM peut être utilisée pour suivre en temps réel une ablation RF multipolaire utile pour générer des larges volumes de coagulation thermique (de l ordre de 250 cm 3 ) dans le foie de porc sain in vivo. La qualité des cartes temps réel de dose thermique apparaît satisfaisante malgré l acquisition en présence de mouvement respiratoire et de l alternance entre les différentes paires d électrodes. Le volume générée par ce système de coagulation thermique est spatialement homogène entre les aiguilles comme prédîtes les cartes de dose thermique calculée pendant la procédure et confirmées post procédure par l imagerie pondérée T1 et l histologie.

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